JP2014067924A - Method for manufacturing thermal conductive sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱伝導シートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a heat conductive sheet.
発熱体(半導体チップなど)と放熱体(ヒートシンクなど)との間などのように、高い熱伝導性が要求される接合界面に設けられる熱伝導シートが知られている(特許文献1乃至6)。 There is known a heat conductive sheet provided at a bonding interface where high heat conductivity is required, such as between a heat generator (such as a semiconductor chip) and a heat radiator (such as a heat sink) (Patent Documents 1 to 6). .
特許文献1及び2に記載された熱伝導シートの製造方法では、先ず、熱伝導性フィラーの長軸方向が一次シートの面方向に配向された樹脂製の一次シートを作製する。次に、一次シートを積層して成形体を得、成形体を加熱して硬化させる。そして、一次シートの積層方向に成形体をスライスすることにより、熱伝導性フィラーの長軸方向が熱伝導シートの厚さ方向に配向された熱伝導シートを得る。
In the manufacturing method of the heat conductive sheet described in
特許文献3にも特許文献1、2と同様の製造方法が記載されている。ただし、特許文献3に記載された熱伝導シートの製造方法は、成形体を加熱して硬化させる工程を含まない。
更に、特許文献4及び5には、両面又は片面に粘着層が形成された熱伝導シートが記載され、特許文献6には、両面又は片面に絶縁層が形成された熱伝導シートが記載されている。
Further,
上記の製造方法では、樹脂が未硬化の状態の一次シートを積層して成形体を得るため、一次シートの相互間で樹脂が流動し、樹脂の流動につられて熱伝導性フィラーの配向が乱れてしまう。その結果、熱伝導シートの厚み方向における熱伝導性が不十分となる可能性がある。 In the above manufacturing method, a primary sheet in a state where the resin is uncured is laminated to obtain a molded body. Therefore, the resin flows between the primary sheets, and the orientation of the thermally conductive filler is disturbed by the flow of the resin. End up. As a result, the thermal conductivity in the thickness direction of the heat conductive sheet may be insufficient.
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、厚み方向において十分な熱伝導性を有する熱伝導シートを製造する方法を提供する。 This invention is made | formed in view of said subject, and provides the method of manufacturing the heat conductive sheet which has sufficient heat conductivity in the thickness direction.
本発明は、薄膜状に形成され且つ硬化状態とされた有機樹脂中に、鱗片状、楕球状又は棒状の熱伝導性フィラーを含んでなる複数の第1シートを、前記第1シートの厚み方向における前記熱伝導性フィラーの寸法よりも前記第1シートの面方向における前記熱伝導性フィラーの寸法の方が大きくなるように前記熱伝導性フィラーを配向させて作製する工程と、
複数の前記第1シートを、接着剤を介して積層して相互に一体化させることにより、積層体を作製する工程と、
前記積層体をスライスして熱伝導シートを作製する工程と、
を有し、
前記熱伝導シートを作製する工程では、前記積層体を前記第1シートの積層方向に切断することにより、前記熱伝導シートの厚み方向における前記熱伝導性フィラーの寸法が、前記熱伝導シートの面方向における前記熱伝導性フィラーの寸法よりも大きくなるようにする熱伝導シートの製造方法を提供する。
The present invention provides a plurality of first sheets comprising scaly, elliptical, or rod-like heat conductive fillers in a thin film-like organic resin that has been cured, and the thickness direction of the first sheet A step of orienting and producing the thermally conductive filler so that the dimension of the thermally conductive filler in the surface direction of the first sheet is larger than the dimension of the thermally conductive filler in
A step of producing a laminate by laminating a plurality of the first sheets via an adhesive and integrating them with each other;
Slicing the laminate to produce a heat conductive sheet;
Have
In the step of producing the thermal conductive sheet, the dimension of the thermal conductive filler in the thickness direction of the thermal conductive sheet is determined by cutting the laminated body in the stacking direction of the first sheet. Provided is a method for producing a heat conductive sheet that is larger than the dimension of the heat conductive filler in the direction.
この製造方法によれば、熱伝導シートの厚み方向における熱伝導性フィラーの寸法が、熱伝導シートの面方向における熱伝導性フィラーの寸法よりも大きくなるように、熱伝導シートを作製する。すなわち、熱伝導シート内において、熱伝導性フィラーを熱伝導シートの厚み方向に配向する。よって、熱伝導シートの厚み方向における熱伝導性を良好にすることができる。 According to this manufacturing method, a heat conductive sheet is produced so that the dimension of the heat conductive filler in the thickness direction of a heat conductive sheet may become larger than the dimension of the heat conductive filler in the surface direction of a heat conductive sheet. That is, in the heat conductive sheet, the heat conductive filler is oriented in the thickness direction of the heat conductive sheet. Therefore, the heat conductivity in the thickness direction of the heat conductive sheet can be improved.
ここで、硬化状態の有機樹脂中に熱伝導性フィラーを含む第1シートを、接着剤を介して積層して相互に一体化させることにより、積層体を作製し、その積層体をスライスして熱伝導シートを作製する。
このため、積層体を作製する段階においても、硬化状態の第1シートの内部において第1熱伝導性フィラーの配向性を維持できる。
これにより、積層体内における熱伝導性フィラーの配向性を良好にできる。その結果、積層体を積層方向にスライスすることにより得られる熱伝導シートにおける熱伝導性フィラーの配向性も良好にでき、熱伝導シートの厚み方向において、十分な熱伝導性が得られる。
Here, by laminating a first sheet containing a thermally conductive filler in a cured organic resin via an adhesive and integrating them with each other, a laminate is produced, and the laminate is sliced. A heat conductive sheet is produced.
For this reason, the orientation of the first thermally conductive filler can be maintained in the cured first sheet even at the stage of producing the laminate.
Thereby, the orientation of the heat conductive filler in a laminated body can be made favorable. As a result, the orientation of the heat conductive filler in the heat conductive sheet obtained by slicing the laminate in the stacking direction can be improved, and sufficient heat conductivity can be obtained in the thickness direction of the heat conductive sheet.
本発明によれば、熱伝導シートの厚み方向において十分な熱伝導性が得られる。 According to the present invention, sufficient thermal conductivity is obtained in the thickness direction of the heat conductive sheet.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
〔第1の実施形態〕
図1は第1の実施形態に係る熱伝導シートの製造方法を説明するための図である。このうち(a)はフローチャートを示し、(b)〜(f)の各図は、各工程による成型物を示す模式的な斜視図である。これらのうち(b)は第1シート10を、(c)は第1シート10に接着剤15を塗布した状態を、(d)は第1シート10を接着剤15を介して積層する様子を、(e)は積層体30を、(f)は熱伝導シート40を、それぞれ示す。
図2は第1の実施形態に係る熱伝導シートの製造方法により得られる熱伝導シート40を示す模式図であり、このうち(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)は(b)のA部の拡大断面図である。
[First Embodiment]
Drawing 1 is a figure for explaining the manufacturing method of the heat conductive sheet concerning a 1st embodiment. Among these, (a) shows a flowchart and each figure of (b)-(f) is a typical perspective view which shows the molding by each process. Among these, (b) shows the state where the
FIG. 2 is a schematic view showing a heat
本実施形態に係る熱伝導シートの製造方法は、以下の(1)〜(3)の工程を有する。
(1)薄膜状に形成され且つ硬化状態とされた有機樹脂11中に、鱗片状、楕球状又は棒状の熱伝導性フィラー12を含んでなる複数の第1シート10を作製する工程(図1(a)のステップS2及びS3、図1(b))。ここで、第1シート10は、第1シート10の厚み方向における熱伝導性フィラー12の寸法よりも第1シート10の面方向における熱伝導性フィラー12の寸法の方が大きくなるように熱伝導性フィラー12を配向させて作製する。
(2)複数の第1シート10を、接着剤15を介して積層して相互に一体化させることにより、積層体30を作製する工程(図1(a)のステップS4〜S6、図1(c)〜(e))。
(3)積層体30をスライスして熱伝導シート40を作製する工程(図1(a)のステップS7、図1(f))。熱伝導シート40を作製する工程では、積層体30を第1シート10の積層方向に切断する。これにより、熱伝導シート40の厚み方向における熱伝導性フィラー12の寸法が、熱伝導シート40の面方向における熱伝導性フィラー12の寸法よりも大きくなるようにする。
以下、詳細に説明する。
The manufacturing method of the heat conductive sheet which concerns on this embodiment has the following processes (1)-(3).
(1) The process of producing the some 1st sheet |
(2) The process of producing the laminated
(3) The process of slicing the laminated
Details will be described below.
先ず、第1シート10の材料である熱伝導性フィラー12と有機樹脂11とを準備する。
First, a thermally
熱伝導性フィラー12の材質は、熱伝導性が良好で、有機樹脂11の硬化処理を経ても所定の形状に維持されるものであれば良い。
The material of the thermally
熱伝導シート40は、その厚み方向に電気伝導性を有するものであっても良いし、絶縁性のものであっても良い。厚み方向に電気伝導性を有する熱伝導シート40を作製する場合、熱伝導性フィラー12としては、導電性のものを用いることが好ましい。絶縁性の熱伝導シート40を作製する場合、熱伝導性フィラー12としては、絶縁性のものを用いる。
The heat
熱伝導性フィラー12は、鱗片状、楕球状又は棒状の形状のものである。より具体的には、例えば、熱伝導性フィラー12は、結晶中の六角平面が、鱗片の面方向、楕球の長軸方向又は棒の軸方向に配向している六方晶窒化ホウ素粒子又は黒鉛粒子である。或いは、熱伝導性フィラー12は、鱗片状のアルミナであっても良い。熱伝導性フィラー12の粒径(熱伝導性フィラー12の個々の粒子の最大寸法)は、例えば、8μm以上150μm以下とすることができる。
The heat
有機樹脂11は、エポキシ樹脂、ポリイミド又はベンゾオキサジンであることが挙げられる。エポキシ樹脂は、ビスフェノールA型又はビスフェノールF型の何れでも良い。エポキシ樹脂は、硬化剤として、イミダゾール、アミン又はフェノール化合物を含有している。
The
次に、硬化前、且つ半硬化前の有機樹脂11と多数の熱伝導性フィラー12とを混合し、有機樹脂11中に熱伝導性フィラー12が均一に存在するように混練する(図1(a)のステップS1)。以下、有機樹脂11と多数の熱伝導性フィラー12とを混練することにより得られたものを混練物(または樹脂組成物)と称する。
Next, the
次に、第1シート10を作製する。第1シート10は、上記混練物、すなわち熱伝導性フィラー12を含有する有機樹脂11を薄膜形状に成形した後、当該有機樹脂11を硬化させることにより得られる(図1(a)のステップS2及びステップS3)。有機樹脂11として、エポキシ樹脂やポリイミドを用いる場合、有機樹脂11を薄膜形状に成形した後、当該有機樹脂11をCステージにすることにより、第1シート10が得られる。
Next, the
ここで、プレス成形などによって上記混練物を薄膜形状に成形する。これにより、第1シート10の厚み方向における熱伝導性フィラー12の寸法よりも、第1シート10の面方向における熱伝導性フィラー12の寸法の方が大きくなるように、第1シート10内における熱伝導性フィラー12が配向される。以下、このような向きに熱伝導性フィラー12を配向することを、面方向に配向する、などという。
Here, the kneaded product is formed into a thin film shape by press molding or the like. Thereby, in the 1st sheet |
なお、ここで言う熱伝導性フィラー12の配向は、必ずしも第1シート10内のすべての熱伝導性フィラー12について、面方向に配向されていることを意味する訳ではない。例えば、第1シート10内の熱伝導性フィラー12の60%以上が面方向に配向されていること、第1シート10内の熱伝導性フィラー12の70%以上が面方向に配向されていること、或いは、第1シート10内の熱伝導性フィラー12の80%以上が面方向に配向されていることなど、第1シート10内のある一定割合以上(ただし過半数以上)の熱伝導性フィラー12が面方向に配向されていることを意味する。
In addition, the orientation of the heat
なお、上記混練物を薄膜形状に成形する方法は、プレス成形に限らず、圧延成形、押出成形、又は塗布成形であっても良い。 In addition, the method of shape | molding the said kneaded material into a thin film shape is not restricted to press molding, Roll molding, extrusion molding, or coating molding may be sufficient.
図1(a)のステップS2において、例えば、上記混練物を薄膜形状に成形する際に、或いは、上記混練物を薄膜形状に成形した後で、第1シート10を構成する有機樹脂11を第1所定温度に加熱することにより、当該有機樹脂11を半硬化状態にする。すなわち、有機樹脂11として、エポキシ樹脂やポリイミドを用いる場合、有機樹脂11をBステージにする。具体的には、例えば、加熱しながらプレス加工を行うことなどにより、上記混練物を薄膜形状に成形しつつ、第1シート10を構成する有機樹脂11を半硬化状態にする。
In step S2 of FIG. 1A, for example, when the kneaded product is formed into a thin film shape, or after the kneaded product is formed into a thin film shape, the
その後、第1シート10を構成する有機樹脂11を更に加熱(上記第1所定温度よりも高温の第2所定温度に加熱)することにより、当該有機樹脂11を硬化させる。すなわち、有機樹脂として、エポキシ樹脂やポリイミドを用いる場合、当該有機樹脂11をCステージにする。これにより、第1シート10が得られる(図1(a)のステップS3)。この際に、第1シート10の平坦性を良好にするため、例えば、平坦な一対の加熱加圧板を用いて第1シート10を加熱加圧成形することが好ましい。
以上のようにして、複数枚の第1シート10(図1(b))を作製する。
Thereafter, the
As described above, a plurality of first sheets 10 (FIG. 1B) are produced.
第1シート10の厚さは、例えば、50μm以上2.0mm以下とすることができる。
The thickness of the 1st sheet |
次に、第1シート10に接着剤15を塗布する(図1(a)のステップS4、図1(c))。ここで、第1シート10の片面の全面に接着剤15を塗布しても良いし、第1シート10の両面の全面に接着剤15を塗布しても良い。或いは、第1シート10の片面又は両面の複数箇所にスポット的に接着剤15を塗布しても良い。或いは、予めシート状に形成された接着剤15を第1シート10の片面又は両面に貼り付けても良い。なお、積層体30の最上層又は最下層となる第1シート10については、接着剤15を塗布(或いは貼り付け)しなくても良い。
Next, the adhesive 15 is applied to the first sheet 10 (step S4 in FIG. 1A, FIG. 1C). Here, the adhesive 15 may be applied to the entire surface of one side of the
接着剤15としては、例えば、硬化剤を含有するエポキシ樹脂又はポリイミドを用いることができる。 As the adhesive 15, for example, an epoxy resin or polyimide containing a curing agent can be used.
次に、複数の第1シート10を、隣り合う第1シート10同士の間に接着剤15が位置するように積層する(図1(a)のステップS5、図1(d))。
Next, the plurality of
次に、積層された第1シート10を、それらの積層方向にプレス加工(加熱加圧成形)することにより、接着剤15を硬化させる。これにより、隣り合う第1シート10同士を、接着剤15を介して相互に一体化させて、直方体形状の積層体30を成形する(図1(a)のステップS6、図1(e))。
Next, the adhesive 15 is cured by pressing the laminated
次に、積層体30を第1シート10の積層方向に切断(スライス)することにより、熱伝導シート40を作製する(図1(a)のステップS7、図1(f))。ここで、積層体30をスライスする方法としては、カンナを用いてスライスする方法や、その他の切断刃によりスライスする方法が挙げられる。
Next, the
これにより、熱伝導シート40の厚み方向における熱伝導性フィラー12の寸法が、熱伝導シート40の面方向における熱伝導性フィラー12の寸法よりも大きくなるように、熱伝導シート40内における熱伝導性フィラー12が配向される。以下、このような向きに熱伝導性フィラー12を配向することを、厚み方向に配向する、などという。
Thereby, the heat conduction in the heat
熱伝導シート40内において、熱伝導性フィラー12が厚み方向に配向されるため、熱伝導シート40の厚み方向における熱伝導性を良好にすることができる。
Since the heat
ここで、上記のような製造方法により得られる熱伝導シート40の構造について、図2を参照して詳述する。
Here, the structure of the heat
図2(a)及び図2(b)に示すように、熱伝導シート40は、熱伝導性フィラー12を含む有機樹脂からなる複数の四角柱形状部41を有する。複数の四角柱形状部41は、各々の軸方向(底面の中心と上面の中心とを結ぶ方向)に長尺であり、互いに並列となるように当該熱伝導シート40の面方向に沿って(図2(a)では左右方向に)配置され、且つ、隣り合う四角柱形状部41の側面同士が接合されて、一枚のシート形状をなしている。そして、図2(c)に示すように、複数の四角柱形状部41の各々において、熱伝導シート40の厚み方向における熱伝導性フィラー12の寸法が、当該熱伝導シート40の面方向における熱伝導性フィラー12の寸法よりも大きくなるように、熱伝導性フィラー12が配向されている。すなわち、複数の四角柱形状部41の各々において、熱伝導性フィラー12が熱伝導シート40の厚み方向に配向されている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the heat
ここで、四角柱形状部41は、第1シート10の一部分からなる。従って、四角柱形状部41は、有機樹脂11中に熱伝導性フィラー12を含んで構成されている。
Here, the quadrangular prism-shaped
また、隣り合う四角柱形状部41は、接着剤15からなる層(以下、接着層という)を介して相互に接合されている。接着層の内部には、熱伝導性フィラー12が存在していない。すなわち、隣り合う四角柱形状部41同士が、熱伝導性フィラー12を含まない接着層を介して相互に接合されている。なお、熱伝導シート40の面方向における接着層の厚み(図2の左右方向における接着層の寸法)は、同方向における四角柱形状部41の寸法よりも小さい。
Further, the adjacent quadrangular
熱伝導シート40は、例えば、発熱体(半導体チップなど)と放熱体(ヒートシンクなど)との間などのように、高い熱伝導性が要求される接合界面に設けられ、発熱体から放熱体への熱伝導を促進する。なお、熱伝導シート40を有する具体的な半導体装置構造の一例としては、例えば、半導体チップが配線基板(インターポーザ)上に搭載され、且つ、この配線基板がヒートシンク上に搭載されており、半導体チップと配線基板との接合界面、並びに、配線基板とヒートシンクとの接合界面に、それぞれ熱伝導シート40を設けた構造が挙げられる。
The heat
熱伝導シート40の厚さは、例えば、50μm以上250μm以下とすることができ、好ましくは、180μm程度とすることができる。
The thickness of the heat
図3は第1の実施形態に係る熱伝導シート40の他の例を示す模式的な要部断面図である。
図3に示すように、熱伝導シート40は、図2に示す構成に加えて、表裏両面にそれぞれ形成された密着層45を有していても良い。この密着層45は、熱伝導シート40の設置面に対する熱伝導シート40の密着性を良好にするために設けられる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an essential part showing another example of the heat
As shown in FIG. 3, in addition to the structure shown in FIG. 2, the heat
密着層45の材質としては、例えば、(メタ)アクリル酸ブチル、又は(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステルなどが挙げられる。なお、密着層45は、熱伝導シート40の何れか一方の面にのみ形成されていても良い。
Examples of the material of the
熱伝導シート40が密着層45を有する場合、密着層45の厚さは、熱伝導シート40における密着層45を除く部分の厚さよりも薄い。密着層45の厚さは、例えば、5μm以上20μm以下とすることができ、好ましくは、10μm程度とすることができる。
When the heat
以上のような第1の実施形態によれば、熱伝導シート40の厚み方向における熱伝導性フィラー12の寸法が、熱伝導シート40の面方向における熱伝導性フィラー12の寸法よりも大きくなるように、熱伝導シート40を作製する。すなわち、熱伝導シート40内において、熱伝導性フィラー12を熱伝導シート40の厚み方向に配向する。よって、熱伝導シート40の厚み方向における熱伝導性を良好にすることができる。
According to the first embodiment as described above, the size of the heat
ここで、硬化状態の有機樹脂11中に熱伝導性フィラー12を含む第1シート10を、接着剤15を介して積層して相互に一体化させることにより、積層体30を作製し、その積層体30をスライスして熱伝導シート40を作製する。
このため、積層体30を作製する段階において、硬化状態の第1シート10の内部において熱伝導性フィラー12の配向性を維持できる。
これにより、積層体30内における熱伝導性フィラー12の配向性を良好にできる。その結果、積層体30を積層方向にスライスすることにより得られる熱伝導シート40における熱伝導性フィラー12の配向性も良好にでき、熱伝導シート40の厚み方向において、十分な熱伝導性が得られる。
Here, the
For this reason, the orientation of the heat
Thereby, the orientation of the heat
(実施例)
次に、実施例を説明する。
(Example)
Next, examples will be described.
(樹脂組成物の調整)
熱伝導性フィラー12としては、板状(鱗片状)の窒化ホウ素粉末「PT−110(商品名)」(モメンティブパフォーマンスマテリアルズジャパン合同会社製、平均粒径:45μm、長軸方向と短軸方向の比率:20)を用いた。ここで、平均粒径とは、窒化ホウ素粉末の板面方向における長手寸法(最大寸法)の平均値を意味する。また、長軸方向と短軸方向の比率とは、板状の窒化ホウ素粉末の板厚と、窒化ホウ素粉末の板面方向における長手寸法(最大寸法)と、の比率を意味する。すなわち、窒化ホウ素粉末の平均的な形状は、板厚が1に対して、板面方向における長手寸法(最大寸法)が20である。
有機樹脂は、4,4'−ジアミノベンズアニリド(三井化学ファイン社製)と、ビスフェノールF型エポキシ樹脂「830S(商品名)」(DIC社製、エポキシ当量170)とにより作製した。
具体的には、66.0gの上記窒化ホウ素粉末と、8.5gの上記4,4'−ジアミノベンズアニリドと、25.5gの上記ビスフェノールF型エポキシ樹脂とを、120℃に加熱して混練することによって樹脂組成物を調製した(図1(a)のステップS1に相当)。
(Adjustment of resin composition)
As the thermally
The organic resin was prepared from 4,4′-diaminobenzanilide (Mitsui Chemicals Fine) and bisphenol F type epoxy resin “830S (trade name)” (DIC, epoxy equivalent 170).
Specifically, 66.0 g of the boron nitride powder, 8.5 g of the 4,4′-diaminobenzanilide, and 25.5 g of the bisphenol F type epoxy resin are heated to 120 ° C. and kneaded. Thus, a resin composition was prepared (corresponding to step S1 in FIG. 1A).
(一次シートの調整)
先に調製した樹脂組成物を、離型処理した一対のPETフィルムにより挟み込み、プレス機を用いて、ツール圧10MPa、ツール温度120℃の条件下で、一対のPETフィルムを挟み込むようにして10秒間にわたってプレスすることにより、厚さが1.0mmの一次シートを得た。すなわち、一次シートは、一方のPETフィルムと、当該PETフィルム上に形成された上記樹脂組成物の薄膜と、当該薄膜上に位置する他方のPETフィルムと、からなる。この操作を繰り返すことによって、多数枚の一次シートを作製した。ここで、この一次シートを構成する有機樹脂は、上記条件でプレス加工することによって、半硬化状態となった(Bステージとなった)(図1(a)のステップS2に相当)。
(Adjustment of primary sheet)
The previously prepared resin composition is sandwiched between a pair of release-treated PET films, and a press machine is used for 10 seconds under the conditions of a tool pressure of 10 MPa and a tool temperature of 120 ° C. To obtain a primary sheet having a thickness of 1.0 mm. That is, a primary sheet consists of one PET film, the thin film of the said resin composition formed on the said PET film, and the other PET film located on the said thin film. By repeating this operation, a large number of primary sheets were produced. Here, the organic resin constituting the primary sheet was in a semi-cured state by pressing under the above conditions (becomes B stage) (corresponding to step S2 in FIG. 1A).
(一次シートの成形)
先に調整した1.0mmの一次シートの両面のPETフィルムをはがし、一次シートを1辺が10cmの正方形の小片に切り分けた。更に、このように切り分けた一次シートの上下両面に厚さ18μmの電解銅箔(古河サーキットホイル社製、GTSMP)をそれぞれ重ねて、圧力10MPa、温度220℃で180分間の加熱加圧成形を行い、両面銅張板を得た。ここで、この両面銅張板を構成する有機樹脂は、上記条件で加熱加圧成形を行うことによって、硬化状態となった(Cステージとなった)。次に、この両面銅張板をエッチング処理することにより、両面銅張板から、その上下面の銅箔を除去し、厚さ0.9mmのシート成形体である第1シート10を作製した(図1(a)のステップS3に相当)。
なお、ここで一次シートの両面に銅箔を貼る理由は、加熱加圧成形の際に、加圧面に一次シートが貼り付いてしまうことを防止する(加圧後の離型を容易にする)ためである。
(Formation of primary sheet)
The PET film on both sides of the 1.0 mm primary sheet prepared above was peeled off, and the primary sheet was cut into small square pieces having a side of 10 cm. Furthermore, 18 μm thick electrolytic copper foils (GTSMP, manufactured by Furukawa Circuit Foil Co., Ltd.) are respectively stacked on the upper and lower surfaces of the primary sheet thus cut and subjected to heat and pressure molding at a pressure of 10 MPa and a temperature of 220 ° C. for 180 minutes. A double-sided copper-clad board was obtained. Here, the organic resin constituting the double-sided copper-clad plate was in a cured state (becomes a C stage) by performing heat and pressure molding under the above conditions. Next, by etching this double-sided copper-clad plate, the upper and lower copper foils were removed from the double-sided copper-clad plate to produce a
In addition, the reason for sticking the copper foil on both surfaces of the primary sheet here is to prevent the primary sheet from sticking to the pressure surface during heat-pressure molding (to facilitate release after pressing). Because.
(接着剤組成物の調整)
球状のアルミナ粉末「スミコランダムAA−3(商品名)」(住友化学社製、平均粒径:3μm)を47.0gと、アリル変性フェノールノボラック「MEH−8000(商品名)」(明和化成社製、水酸基当量140)を23.7gと、ビスフェノールF型エポキシ樹脂「830S(商品名)」(DIC社製、エポキシ当量170)を29.2gと、2−エチル−4−メチルイミダゾール「2E4MZ(商品名)」(四国化成社製)を0.1gとを、室温でディスパーザーを用いて撹拌し、接着剤組成物を調製した。
(Adjustment of adhesive composition)
47.0 g of spherical alumina powder “Sumicorundum AA-3 (trade name)” (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., average particle size: 3 μm) and allyl-modified phenol novolak “MEH-8000 (trade name)” (Maywa Kasei) 23.7 g of a hydroxyl group equivalent 140), 29.2 g of a bisphenol F type epoxy resin “830S (trade name)” (manufactured by DIC, epoxy equivalent 170), and 2-ethyl-4-methylimidazole “2E4MZ ( (Product name) ”(manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.) 0.1 g was stirred with a disperser at room temperature to prepare an adhesive composition.
(接着剤組成物の塗布)
先に成形した厚さ0.9mmの第1シート10の両面に、バーコーターを用いて、先に調整した接着剤組成物を50μmの厚みで塗工し、厚さ1.0mmの接着剤つき第1シート10を作製した(図1(a)のステップS4に相当)。
(Application of adhesive composition)
Using a bar coater, apply the adhesive composition prepared previously to a thickness of 50 μm on both surfaces of the
(積層体の作製)
次に、上記で得られた接着剤つき第1シート10を20枚積層した。なお、各第1シート10の外形線が平面視において一致するように、各第1シート10の位置を揃えて積層した(図1(a)のステップS5に相当)。
更に、最下層の第1シート10の下面及び最上層の第1シート10の上面にそれぞれ厚さ18μmの電解銅箔(古河サーキットホイル社製、GTSMP)を重ねた後、圧力10MPa、温度220℃で180分間の加熱加圧成形を行い、両面銅張積層体を得た。ここで、接着剤は、上記条件で加熱加圧成形を行うことによって、硬化状態となった(Cステージとなった)。その結果、隣り合う第1シート10同士が、それらの間の接着剤を介して相互に一体化した(図1(a)のステップS6に相当)。
次に、この両面銅張積層体をエッチング処理することにより、両面銅張積層体から、その上下面の銅箔を除去し、厚さ2cmの積層体30を作製した。
なお、ここで最下層の第1シート10の下面及び最上層の第1シート10の上面に銅箔を貼る理由は、加熱加圧成形の際に、加圧面に第1シート10が貼り付いてしまうことを防止する(加圧後の離型を容易にする)ためである。
(Production of laminate)
Next, 20 sheets of the
Further, an electrolytic copper foil (GTSMP, manufactured by Furukawa Circuit Foil Co., Ltd.) having a thickness of 18 μm is laminated on the lower surface of the lowermost
Next, this double-sided copper-clad laminate was etched to remove the upper and lower copper foils from the double-sided copper-clad laminate to produce a laminate 30 having a thickness of 2 cm.
Here, the reason for attaching the copper foil to the lower surface of the lowermost
(熱伝導シートの作製(積層体のスライス))
次に、積層体30を第1シート10の積層方向に切断(スライス)した。具体的には、積層体30の1cm×2cmの積層断面をカンナ(スリット部からの刃部の突出長さ:0.34mm)を用いてスライス(第1シート10のシート面の法線に対し0度の角度でスライス)し、縦1cm、横2cm、厚さ0.5mmの熱伝導シート40を得た(図1(a)のステップS7に相当)。
(Preparation of thermal conductive sheet (slice of laminate))
Next, the
(比較例)
次に、比較例を説明する。
(Comparative example)
Next, a comparative example will be described.
(樹脂組成物の調整)
上記の実施例と同じ方法で樹脂組成物を調整した。
(Adjustment of resin composition)
A resin composition was prepared in the same manner as in the above examples.
(一次シートの調整)
上記の実施例と同じ方法で多数枚の一次シートを作製した。すなわち、この一次シートを構成する有機樹脂は、半硬化状態となった(Bステージとなった)。
(Adjustment of primary sheet)
A number of primary sheets were produced by the same method as in the above example. That is, the organic resin constituting this primary sheet was in a semi-cured state (becomes B stage).
(一次シートの成形)
先に調整した1.0mmの一次シートのPETフィルムをはがし、一次シートを1辺が10cmの正方形の小片に切り分けた。
(Formation of primary sheet)
The PET film of the 1.0 mm primary sheet prepared previously was peeled off, and the primary sheet was cut into square pieces each having a side of 10 cm.
(積層体の作製)
次に、上記のように切り分けた一次シートを22枚重ねた。なお、各一次シートの外形線が平面視において一致するように、各一次シートの位置を揃えて積層した。
更に、最下層の一次シートの下面及び最上層の一次シートの上面にそれぞれ厚さ18μmの電解銅箔(古河サーキットホイル社製、GTSMP)を重ねた後、圧力10MPa、温度220℃で180分間の加熱加圧成形を行い、両面銅張積層体を得た。ここで、この両面銅張積層体の各一次シートを構成する有機樹脂は、上記条件で加熱加圧成形を行うことによって、硬化状態となった(Cステージとなった)。
次に、この両面銅張積層体をエッチング処理することにより、両面銅張積層体から、その上下面の銅箔を除去し、厚さ2cmの積層体を作製した。
(Production of laminate)
Next, 22 primary sheets cut as described above were stacked. The primary sheets were laminated with the positions thereof aligned so that the outlines of the primary sheets coincided in plan view.
Further, an electrolytic copper foil (GTSMP, manufactured by Furukawa Circuit Foil Co., Ltd.) having a thickness of 18 μm is stacked on the lower surface of the lowermost primary sheet and the upper surface of the uppermost primary sheet, respectively, and then at a pressure of 10 MPa and a temperature of 220 ° C. for 180 minutes. Heat-press molding was performed to obtain a double-sided copper-clad laminate. Here, the organic resin which comprises each primary sheet of this double-sided copper clad laminated body was in a cured state by performing heat and pressure molding under the above conditions (becomes a C stage).
Next, this double-sided copper-clad laminate was etched to remove the upper and lower copper foils from the double-sided copper-clad laminate to produce a 2 cm thick laminate.
(熱伝導シートの作製(積層体のスライス))
次に、積層体を一次シートの積層方向に切断(スライス)した。具体的には、積層体の1cm×2cmの積層断面をカンナ(スリット部からの刃部の突出長さ:0.34mm)を用いてスライス(一次シートのシート面の法線に対し0度の角度でスライス)し、縦1cm、横2cm、厚さ0.5mmの熱伝導シートを得た。
(Preparation of thermal conductive sheet (slice of laminate))
Next, the laminate was cut (sliced) in the lamination direction of the primary sheet. Specifically, the laminate cross section of 1 cm × 2 cm of the laminate is sliced using a plane (projection length of the blade part from the slit part: 0.34 mm) (0 degree with respect to the normal of the sheet surface of the primary sheet). Sliced at an angle) to obtain a heat conductive sheet having a length of 1 cm, a width of 2 cm, and a thickness of 0.5 mm.
(配向方向の確認)
実施例で得られた熱伝導シート40について、断面をSEM(走査型電子顕微鏡)を用いて観察し、任意の50個の熱伝導性フィラー12について見えている方向に基づいて、鱗片の長軸方向(面方向)の熱伝導シート40の表面に対する角度を測定した。
同様に、比較例で得られた熱伝導シートについて、断面をSEMを用いて観察し、任意の50個の熱伝導性フィラーについて見えている方向に基づいて、鱗片の長軸方向(面方向)の熱伝導シートの表面に対する角度を測定した。
(Confirm orientation direction)
About the heat
Similarly, about the heat conductive sheet obtained by the comparative example, a cross section is observed using SEM, and based on the direction seen about arbitrary 50 heat conductive fillers, the major axis direction (plane direction) of a scale The angle with respect to the surface of the heat conductive sheet was measured.
(熱伝導率の測定)
実施例で得られた熱伝導シート40及び比較例で得られた熱伝導シートの各々について、密度を水中置換法により測定し、比熱をDSC(示差走査熱量測定)により測定し、さらに、レーザーフラッシュ法により熱拡散率を測定した。
そして、実施例で得られた熱伝導シート40及び比較例で得られた熱伝導シートの各々について、厚み方向における熱伝導率を以下の式から算出した。
熱伝導率(W/m・K)=密度(kg/m3)×比熱(kJ/kg・K)×熱拡散率(m2/S)×1000
(Measurement of thermal conductivity)
About each of the heat
And about each of the heat
Thermal conductivity (W / m · K) = density (kg / m 3 ) × specific heat (kJ / kg · K) × thermal diffusivity (m 2 / S) × 1000
(結果)
実施例: 角度(配向方向):85度
厚み方向における熱伝導率:25W/mK
比較例: 角度(配向方向):70度
厚み方向における熱伝導率:15W/mK
ここで、角度(配向方向)は、最頻値である。
ここに示した結果から、実施例で得られた熱伝導シート40においては、熱伝導性フィラー12の角度(配向方向)が、比較例で得られた熱伝導シートにおける熱伝導性フィラーの角度に比べて、90度に近いことが分かる。すなわち、実施例で得られた熱伝導シート40においては、比較例と比べて、熱伝導性フィラー12が熱伝導シート40の厚み方向に良好に配向している。
そして、実施例で得られた熱伝導シート40においては、比較例で得られた熱伝導シートと比べて、厚み方向における熱伝導率が飛躍的に向上していることが分かる。
(result)
Example: Angle (orientation direction): 85 degrees
Thermal conductivity in the thickness direction: 25 W / mK
Comparative example: Angle (orientation direction): 70 degrees
Thermal conductivity in the thickness direction: 15 W / mK
Here, the angle (orientation direction) is the mode value.
From the result shown here, in the heat
And in the heat
〔第2の実施形態〕
図4は第2の実施形態に係る熱伝導シートの製造方法を示すフローチャートである。
図5は第2の実施形態に係る熱伝導シートの製造方法における各工程による成型物を示す模式的な斜視図である。このうち(a)は第1シート10を、(b)は第2シート20を、(c)は第1シート10に接着剤15を塗布した状態を、(d)は第1シート10(接着剤15無し)と、第2シート20と、第1シート10(接着剤15付き)とを積層する様子を、(e)は積層体30を、(f)は熱伝導シート40を、それぞれ示す。なお、図5(a)に示す第1シート10、及び、図5(c)に示す接着剤15付きの第1シート10は、第1の実施形態の図1(b)、図1(c)に示すものとそれぞれ同じである。
図6は第2の実施形態に係る熱伝導シート40の例を示す模式的な要部断面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing a heat conductive sheet according to the second embodiment.
FIG. 5 is a schematic perspective view showing a molded product in each step in the method for manufacturing a heat conductive sheet according to the second embodiment. Among these, (a) shows the
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an essential part showing an example of a heat
本実施形態に係る熱伝導シートの製造方法は、半硬化状態の第2シート20を作製する点(図4のステップS14)と、隣り合う第1シート10同士の間に接着剤15又は第2シート20が位置するように、第1シート10と第2シート20とを積層する点(図4のステップS16)で、第1の実施形態と相違し、その他の点では、第1の実施形態と同様である。
The manufacturing method of the heat conductive sheet which concerns on this embodiment WHEREIN: Adhesive 15 or 2nd between the point which produces the 2nd sheet |
第2シート20は、上記混練物、すなわち熱伝導性フィラーを含有する有機樹脂(第2有機樹脂21(図5(b)))を薄膜形状に成形した後、当該有機樹脂を半硬化させることにより得られる(図4のステップS14)。有機樹脂として、エポキシ樹脂やポリイミドを用いる場合、有機樹脂を薄膜形状に成形した後、当該有機樹脂をBステージにすることにより、第2シート20が得られる。第2シート20の作製は、第1シート10の作製におけるステップS2と同様の処理、すなわち、プレス成形などによって上記混練物を薄膜形状に成形する処理により行う。
これにより、第2シート20の厚み方向における熱伝導性フィラーの寸法よりも、第2シート20の面方向における熱伝導性フィラーの寸法の方が大きくなるように、第2シート20内における熱伝導性フィラーが配向される。すなわち、第2シート20内においても、熱伝導性フィラーが面方向に配向される。
このように、本実施形態に係る熱伝導シートの製造方法は、薄膜状に形成され且つ半硬化状態とされた第2有機樹脂21中に、鱗片状、楕球状又は棒状の第2熱伝導性フィラーを含んでなる第2シート20を、第2シート20の厚み方向における第2熱伝導性フィラーの寸法よりも第2シート20の面方向における第2熱伝導性フィラーの寸法の方が大きくなるように第2熱伝導性フィラーを配向させて作製する工程を有する(図4のステップS14、図5(b))。
The
Thereby, the heat conduction in the
Thus, the manufacturing method of the heat conductive sheet which concerns on this embodiment WHEREIN: In the 2nd
なお、ここで言う熱伝導性フィラーの配向は、必ずしも第2シート20内のすべての熱伝導性フィラーについて、面方向に配向されていることを意味する訳ではない。例えば、第2シート20内の熱伝導性フィラーの60%以上が面方向に配向されていること、第2シート20内の熱伝導性フィラーの70%以上が面方向に配向されていること、或いは、第2シート20内の熱伝導性フィラーの80%以上が面方向に配向されていることなど、第2シート20内のある一定割合以上(ただし過半数以上)の熱伝導性フィラーが面方向に配向されていることを意味する。
Note that the orientation of the thermally conductive filler referred to here does not necessarily mean that all the thermally conductive fillers in the
また、有機樹脂11と第2有機樹脂21とは、同一の種類の有機樹脂であっても良いし、互いに異なる種類の有機樹脂であっても良い。本実施形態では、有機樹脂11と第2有機樹脂21とが同一の種類の有機樹脂であるものとする。
また、有機樹脂11中の熱伝導性フィラーと第2有機樹脂21中の熱伝導性フィラー(第2熱伝導性フィラー)とは、同一の種類の熱伝導性フィラーであっても良いし、互いに異なる種類の熱伝導性フィラーであっても良い。本実施形態では、有機樹脂11中の熱伝導性フィラーと第2有機樹脂21中の第2熱伝導性フィラーとは、同一の種類の熱伝導性フィラー(熱伝導性フィラー12)であるものとする。
Further, the
In addition, the thermally conductive filler in the
本実施形態の場合、複数枚の第1シート10と、1枚以上の第2シート20とを作製した後、一部の第1シート10に対して、第1の実施形態と同様に接着剤15を塗布或いは貼り付ける(図4のステップS15、図5(c))。
In the case of the present embodiment, after producing a plurality of
次に、隣り合う第1シート10同士の間に接着剤15又は第2シート20が位置するように、第1シート10と第2シート20とを積層する(図4のステップS16、図5(d))。なお、第1シート10において、第2シート20に対して対向する(接する)面には、接着剤15を設けておく必要がない。ここで、積層体30の最上層と最下層がそれぞれ第1シート10となるように、(積層体30の最上層及び最下層に第2シート20が位置しないように)第1シート10と第2シート20とを積層する。
Next, the
次に、積層された第1シート10及び第2シート20を、それらの積層方向にプレス加工(加熱加圧成形)することにより、接着剤15と、第2シート20を構成する有機樹脂(第2有機樹脂21)と、を硬化させる。これにより、隣り合う第1シート10同士を接着剤15又は第2シート20を介して相互に一体化させることにより、直方体形状の積層体30を作製する(図4のステップS17、(図5(e))。ここで、接着剤15だけでなく、第2シート20を構成する第2有機樹脂21も、第1シート10同士を接着する接着剤として機能する。
Next, the laminated
次に、積層体30を第1シート10及び第2シート20の積層方向に切断(スライス)することにより、熱伝導シート40を作製する(図4のステップS18、(図5(f))。
Next, the heat
これにより、熱伝導シート40の厚み方向における熱伝導性フィラー12の寸法が、熱伝導シート40の面方向における熱伝導性フィラー12の寸法よりも大きくなるように、熱伝導シート40内における熱伝導性フィラー12が配向される。
Thereby, the heat conduction in the heat
熱伝導シート40内において、熱伝導性フィラー12が厚み方向に配向されるため、熱伝導シート40の厚み方向における熱伝導性を良好にすることができる。
Since the heat
本実施形態の場合、図6に示すように、熱伝導シート40は、複数の四角柱形状部41と、1つ以上の四角柱形状部42と、接着剤15からなる接着層と、を有する。四角柱形状部42は、四角柱形状部41と同様の形状及び寸法のものである。複数の四角柱形状部41と1つ以上の四角柱形状部42とが、互いに並列となるように熱伝導シート40の面方向に沿って(図6では左右方向に)配列されている。隣り合う四角柱形状部41どうしの間には、接着剤15からなる接着層、又は、四角柱形状部42が存在している。隣り合う四角柱形状部41は、接着層又は四角柱形状部42を介して相互に接合されている。
In the case of this embodiment, as shown in FIG. 6, the heat
以上のような第2の実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。また、積層体30を作製する際に、一部の層(第2シート20)については、半硬化状態のものを用いるため(予め硬化状態にしておく必要がないため)、第1の実施形態と比べて、工程の短縮化が期待できる。
According to the second embodiment as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Moreover, when producing the
10 第1シート
11 有機樹脂
12 熱伝導性フィラー(第2熱伝導性フィラー)
15 接着剤
20 第2シート
21 第2有機樹脂
30 積層体
40 熱伝導シート
41 四角柱形状部
42 四角柱形状部
43 接合界面
45 密着層
10
DESCRIPTION OF
Claims (5)
複数の前記第1シートを、接着剤を介して積層して相互に一体化させることにより、積層体を作製する工程と、
前記積層体をスライスして熱伝導シートを作製する工程と、
を有し、
前記熱伝導シートを作製する工程では、前記積層体を前記第1シートの積層方向に切断することにより、前記熱伝導シートの厚み方向における前記熱伝導性フィラーの寸法が、前記熱伝導シートの面方向における前記熱伝導性フィラーの寸法よりも大きくなるようにする熱伝導シートの製造方法。 A plurality of first sheets comprising scaly, elliptical, or rod-like heat conductive fillers in an organic resin formed into a thin film and in a cured state, the heat conduction in the thickness direction of the first sheet A step of orienting and producing the thermally conductive filler so that the dimension of the thermally conductive filler in the surface direction of the first sheet is larger than the dimension of the conductive filler;
A step of producing a laminate by laminating a plurality of the first sheets via an adhesive and integrating them with each other;
Slicing the laminate to produce a heat conductive sheet;
Have
In the step of producing the thermal conductive sheet, the dimension of the thermal conductive filler in the thickness direction of the thermal conductive sheet is determined by cutting the laminated body in the stacking direction of the first sheet. The manufacturing method of the heat conductive sheet made to become larger than the dimension of the said heat conductive filler in a direction.
前記積層体を作製する工程では、隣り合う前記第1シート同士の間に、前記接着剤又は前記第2シートが位置するように、前記第1シートと前記第2シートとを積層して、隣り合う前記第1シート同士を前記接着剤又は前記第2シートを介して相互に一体化させることにより、前記積層体を作製し、
前記熱伝導シートを作製する工程では、前記積層体を前記第1シート及び前記第2シートの積層方向に切断する請求項1に記載の熱伝導シートの製造方法。 In the second organic resin formed into a thin film and in a semi-cured state, a second sheet comprising a scaly, oval or rod-shaped second heat conductive filler is formed in the thickness direction of the second sheet. Producing the second thermally conductive filler by orienting it so that the dimension of the second thermally conductive filler in the surface direction of the second sheet is larger than the dimension of the second thermally conductive filler. In addition,
In the step of producing the laminated body, the first sheet and the second sheet are laminated so that the adhesive or the second sheet is positioned between the adjacent first sheets, and adjacent to each other. By integrating the first sheets that fit together through the adhesive or the second sheet, the laminate is produced,
The manufacturing method of the heat conductive sheet of Claim 1 which cut | disconnects the said laminated body in the lamination direction of a said 1st sheet and a said 2nd sheet in the process of producing the said heat conductive sheet.
硬化前の前記有機樹脂と前記熱伝導性フィラーとを混練する工程と、
前記熱伝導性フィラーを含有する前記有機樹脂を薄膜形状に成形する工程と、
前記有機樹脂を硬化させる工程と、
を含む請求項1に記載の熱伝導シートの製造方法。 The step of producing the first sheet includes
A step of kneading the organic resin before curing and the thermally conductive filler;
Forming the organic resin containing the thermally conductive filler into a thin film shape;
Curing the organic resin;
The manufacturing method of the heat conductive sheet of Claim 1 containing this.
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